Bistabilität ist ein Begriff für jedes dynamische System mit zwei Gleichgewichten. Das heißt, ein System, das in zwei und nur zwei verschiedenen Positionen ruhen kann, weil diese gegenüber ihren unmittelbaren Nachbarn dominant sind. Ein bistabiles System befindet sich die meiste Zeit, wenn auch nicht unbedingt, in einem seiner stabilen Gleichgewichte.
Ein zweidimensionales Modell des Zustandsraums kann die Bistabilität genau definieren. Eine bistabile Funktion hat genau zwei Optima, auf die sich das System definitionsgemäß wahrscheinlich hinbewegt. In einem Diagramm sieht dies wie zwei Täler mit einem Peak dazwischen aus – vorausgesetzt, das System tendiert zu Positionen, die auf der y-Achsen-Variablen „niedriger“ sind. Diese Mulden haben nicht unbedingt den gleichen Wert; einer kann tiefer sein als der andere. Damit das System Bistabilität zeigt, müssen die Mulden nur ausreichend getrennt sein, damit das System typischerweise nicht vom geringeren Optimum zum größeren rutscht.
Ein relativ einfaches physikalisches Beispiel für Bistabilität ist ein Lichtschalter. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, bleibt er eingeschaltet; wenn es aus ist, bleibt es aus. Zwischenpositionen sind temporär und tendieren zu diesen beiden Optima. Andere Gleichgewichte sind selten oder nicht vorhanden.
In der Elektronik beschreibt Bistabilität eine bestimmte Art von Schaltung, die als Flip-Flop bezeichnet wird. Ein Flip-Flop ist konstruiert, um eine von zwei Positionen zu halten. Diese Schaltungen ändern ihren Wert nur gemäß einer vorhersehbaren Eingabe. Die Einfachheit dieses Systems ermöglicht es, als Baustein für viel kompliziertere Geräte einschließlich Computern zu dienen.
Bistabilität kann auch für direkt kompliziertere Systeme gelten, die nicht genau diesem Modell entsprechen. Andere Variablen können Auswirkungen auf den Zustand des Systems haben, und ein ausreichend hoher Chaosgrad kann das System aus dem Gleichgewicht bringen. Die Modellierung dieser Systeme als bistabil kann immer noch nützlich sein.
Als bistabil kann beispielsweise der Unterschied zwischen Schlafen und Wachen in einem Organismus verstanden werden. Wach und schlafend sind die beiden Optima; Zwischenbedingungen tendieren zu diesen Positionen. Die körperliche Aktivität, die mit diesen beiden Zuständen korreliert ist, ist äußerst kompliziert, und es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, wach zu sein, zu schlafen und irgendwo dazwischen zu liegen. Dennoch weist das System bistabile Tendenzen auf. Sobald ein Organismus mit dem Aufwachen beginnt, löst dieser Prozess normalerweise eine Vielzahl von sekundären Signalen aus, die ihm helfen, wach zu bleiben. Menschen haben eine Vielzahl von Möglichkeiten gefunden, diese Bistabilität durch Medikamente und Innenbeleuchtung zu komplizieren, aber die Bistabilität bleibt selbst für sie stark.